Algorithmes de couplage aérothermique pour des applications turbomachines

par Rami Salem

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Marc-Paul Errera.

Le président du jury était Frédéric Moisy.

Le jury était composé de Florent Duchaine, Eva Dorignac, Benjamin Rémy, Julien Marty.

Les rapporteurs étaient Florent Duchaine, Eva Dorignac.


  • Résumé

    Dans certaines configurations, en particulier dans les turbines haute pression, l'aspect thermique dans les performances aérodynamiques est primordial. La recherche d'une température totale en sortie de chambre de combustion i.e. en entrée de turbine, de plus en plus élevée oblige les motoristes à réduire les incertitudes sur l'environnement thermique des aubages, qu'ils soient refroidis ou non. Il est alors important de réaliser des simulations aérothermiques couplées d'application turbomachine. Les problématiques sont alors : (i) de déterminer la stratégie de couplage à la fois stable, robuste et précise, en particulier de gérer correctement l'interface fluide-solide avec des conditions limites adéquates, (ii) étudier l'influence des flux thermiques sur les performances aérodynamiques et enfin (iii) étendre la méthode de couplage pour une résolution instationnaire de l'écoulement. La méthode ainsi développée conduit à une stabilité inconditionnelle du processus couplé tout en gardant des temps de calculs raisonnables.

  • Titre traduit

    Aerothermal coupling algorithms for jet engine applications


  • Résumé

    For some configurations, especially in high-pressure turbines, the thermal aspect for aerodynamic performances is essential. The need to have an exit total temperature flowing out the combustion chamber, i.e flowing in the high-pressure turbine, higher and higher leads engine manufacturers to reduce uncertainties on the thermal environment of turbine blades, cooled or not. It is therefore important to use a coupled approach for aerothermal simulations in turbomachinery applications. The main purpose of this work focuses on: (i) finding the right strategy for coupling, both robuste and precise, espacially for stabilizing correctly the fluid-solid interface with the right boundary condition, (ii) studying the impact of heat fluxes on aerodynamic performences and finally (iii) extending this coupling method to include unsteady flows. Thus the method developped in this work has led to an unconditionnal stability of the coupling process while having raisonnable compute times.


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